基于Fluent的旋流分离器内气液两相流数值模拟.pdf

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1、-458·《测控技术12013年第32卷增刊基于Fluent的旋流分离器内气液两相流数值模拟赵磊(中航工业新航集团军品134厂第一研究所，河南新乡453049)摘要：采用考虑颗粒碰撞的欧拉一拉格朗日数值方法对旋流分离器内部复杂的气液两相流场进行数值计算。在数值模拟中，采用RNGK一￡模型模拟气相流动，采用离散相模型(DPM)追踪颗粒运动轨迹。通过分析不同粒径及入口速度对旋流分离器内液相颗粒运动轨迹的影响，探索了颗粒在旋流分离器中运动的物理机理。结果表明，颗粒在旋流分离器中运动轨迹比较复杂，同时受到

2、入口速度和颗粒大小的影响，相同粒径颗粒在不同入口速度下运动轨迹不同，且小粒径颗粒较容易受到入口速度的影响。数值模拟计算结果可为工程实际应用提供一定的理论指导。关键词：旋流分离器；气液分离；颗粒轨迹；数值模拟NumericalSimulationfortheGas-LiquidFlowsinaCycloneSeparatorBasedonFluentZHAOLei(FirstResearchInstituteof134DepartmentsofMilitaryCompanies，AVICXinHan

3、gCorporation，Xinxiang，453049，China)Abstract：Numericalsimulationofparticlecollisionprocessofgas-liquidflowinthecycloneseparatorisper-·formedwithEulerian-Lagrangianmodel．Inthenumericalcalculation．theRNGK-8modelisusedtosimulategas—phaseflowandthediscrete

4、phasemodel(DPM)isusedtotracemovingtracksofliquidparticles．Thephysicalmechanismfortheparticlesmovementinthecycloneseparatorisstudiedbyanalyzingtheinfluenceofdifferentparticlesizeandinletvelocityonliquidparticlestrackinacycloneseparator．Theresultsshowth

5、attheparticlestrackinacycloneseparatoriscomplex，anditisinfluencedbyinletvelocityandparticlessizesimultaneously．Thetrackofsamesizeparticlesisdifferentatthecaseofdifferentinletvelocity，andsmallpar—ticlesareeasierinfluencedbytheinletvelocity．Thesimulatio

6、nresultscanprovidesometheoreticalguideforengineeringapplications．Keywords：cycloneseparator；gas-liquidseparation；particletrajectory；numericalsimulation气液旋流分离器¨以。内流场是三维强旋转和高强度湍流的两相流运动，在流场内分散液滴因气液两相的密度差而受到比较大的离心力，产生离心沉降，同时在湍流场内液滴之间又会产生剧烈的碰撞、团聚、破碎和扩散，因此气液

7、两相的分离过程是旋流场中液滴离心沉降和碰撞聚结、破碎的复合过程。其分离性能不仅受液滴的离心沉降影响，还受湍流场中液滴间碰撞、团聚、破碎以及液相扩散的影响”。J。数值模拟方法的出现为研究分离器内气液两相流动提供了工具，采收稿日期：2013一06—28基金项目：西安邮电学院博士启动经费资助项目(110-1207)作者简介：赵磊(1980一)，男，河南遂平人，硕士，工程师，主要研究方向为水分离器、油雾分离器设计以及内部气液两相流数值模拟计算。用这种方法可以精确获得分离器内的流场分布，这对研究分离器分离机

8、理、改进优化分离器结构、测算分离器性能有很大帮助。本文采用Fluent软件中的离散相模型(DPM)对其进行数值模拟研究，主要分析粒径和人口速度变化对颗粒运动轨迹的影响，给出颗粒在不同人13速度下的粒子轨迹图，讨论粒径变化对粒子轨迹的影响，为高效旋流分离器的结构设计提供理论依据，同时也为进一步深入研究在复杂气液两相流动情况下的气液两相流动模型提供理论基础。1分离器流场数值模拟1．1计算模型气液两相流的数值模拟包括气相场和气液间的相互干扰计算。相间干扰即气液两相间的动量、能量、质基于F